特開 2020-164384 カーボンナノチューブ線材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-164384(P2020-164384A)

(43)【公開日】2020年10月8日

(54)【発明の名称】カーボンナノチューブ線材

(51)【国際特許分類】

   C01B 32/168 20170101AFI20200911BHJP

   H01B 5/02 20060101ALI20200911BHJP

   H01B 1/04 20060101ALI20200911BHJP

   B82Y 30/00 20110101ALI20200911BHJP

【ＦＩ】

   C01B32/168

   H01B5/02 Z

   H01B1/04

   B82Y30/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2019-68767(P2019-68767)

(22)【出願日】2019年3月29日

(71)【出願人】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(74)【代理人】

【識別番号】100143959

【弁理士】

【氏名又は名称】住吉 秀一

(72)【発明者】

【氏名】田中 彰

【テーマコード（参考）】

4G146

5G301

5G307

【Ｆターム（参考）】

4G146AA11

4G146AB06

4G146AC02A

4G146AC02B

4G146AC22A

4G146AC22B

4G146AC23A

4G146AC23B

4G146AC30A

4G146AC30B

4G146AD05

4G146AD10

4G146AD16

4G146AD22

4G146CB01

5G301BA03

5G307CA03

5G307CB01

5G307CC01

(57)【要約】

【課題】線材として所望の部位で確実かつ円滑に切断できるＣＮＴ線材を提供する。
【解決手段】所定の長手方向の引っ張り強度を有する第１の部位と、該第１の部位よりも長手方向の引っ張り強度が低い第２の部位と、を備え、前記第１の部位の引っ張り強度に対する前記第２の部位の引っ張り強度の比が、１／１５００以上１／２以下であり、前記第１の部位と前記第２の部位が、長手方向に交互に配置されているカーボンナノチューブ線材。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の長手方向の引っ張り強度を有する第１の部位と、該第１の部位よりも長手方向の引っ張り強度が低い第２の部位と、を備え、前記第１の部位の引っ張り強度に対する前記第２の部位の引っ張り強度の比が、１／１５００以上１／２以下であり、前記第１の部位と前記第２の部位が、長手方向に交互に配置されているカーボンナノチューブ線材。

【請求項2】

前記第１の部位が、端部に配置されている請求項１に記載のカーボンナノチューブ線材。

【請求項3】

前記第１の部位の引っ張り強度に対する前記第２の部位の引っ張り強度の比が、１／１０００以上１／２以下である請求項１または２に記載のカーボンナノチューブ線材。

【請求項4】

前記第２の部位の長さが、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である請求項１乃至３のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ線材。

【請求項5】

前記第１の部位の長手方向に対して直交方向の断面積に対する前記第２の部位の長手方向に対して直交方向の断面積の比が、１／１００以上１／２以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ線材。

【請求項6】

前記第１の部位の密度に対する前記第２の部位の密度の比が、１／５以上１／２以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ線材。

【請求項7】

前記第２の部位の欠陥度に対する前記第１の部位の欠陥度の比が、１／１００以上１／５以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ線材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、引っ張り強度の高い部位と引っ張り強度の低い部位とが、長手方向に交互に配置されているカーボンナノチューブ線材に関する。

【背景技術】

【0002】

カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」ということがある。）は、様々な特性を有する素材であり、多くの分野への応用が期待されている。例えば、ＣＮＴは、六角形格子の網目構造を有する筒状体の単層、または略同軸で配された多層で構成される３次元網目構造体であり、軽量であると共に、導電性、熱伝導性、機械的強度等の諸特性に優れる。

【0003】

従来、自動車や産業機器などの様々な分野における電力線や信号線として、一又は複数の線材からなる導電性の芯線が用いられている。芯線としては、例えば、銅やアルミニウム等の金属線が使用されている。しかし、自動車、産業機器等の高性能化・高機能化が進められており、これに伴い、各種電気機器、制御機器などの配設数が増加するとともに、これら機器に使用される電気配線体の配線数と芯線からの発熱も増加する傾向にある。また、環境対応のために、線材の軽量化も要求されている。

【0004】

そこで、カーボンナノチューブ線材（以下、「ＣＮＴ線材」ということがある。）は、上記のとおり、軽量性、導電性、熱伝導性、機械的強度等に優れることから、様々な分野における電力線や信号線として、ＣＮＴ線材の使用が求められている。例えば、ＣＮＴ線材の導電性を向上させるために、隣接したＣＮＴ線材の電気的接合点に、金属等からなる導電性堆積物を形成したカーボンナノチューブ材料が提案され、このようなカーボンナノチューブ材料は広汎な用途に適用できることが開示されている（特許文献１）。

【0005】

また、ＣＮＴ線材を巻線として使用することも検討されている。例えば、モーターのコイル巻き工程においては、ボビン巻きで提供された長尺線材を連続的にモーターへ巻き付けコイル形状に加工される。しかし、ＣＮＴ線材は非常に強度が高いため、ＣＮＴ線材を従来の金属線の設備を用いて切断する場合、従来の銅やアルミニウム等の金属線の切断とは異なり、完全に切断することが難しい。また、ＣＮＴ線材は特殊な合金刃を用いて切断する必要があるので、切断に要するコストが上昇してしまう。加えて、ＣＮＴ線材を切断する特殊な合金刃は、頻繁に交換する必要があり、巻線を製造する場合、生産効率が低下してしまう。さらに、ＣＮＴ線材を完全に切断できない場合、切断工程が中断されて、切断工程の効率が低下してしまう。また、ＣＮＴ線材の切断が不十分だと、切断されたＣＮＴ線材の末端にバリが生じる場合があり、巻線用途での品質が低下してしまう恐れがあった。従って、巻き線の生産効率向上のためには、あらかじめ芯線を容易に切断できる状態で出荷することが重要である。

【0006】

特許文献２では、ＣＮＴの一部にＣＮＴ以外の分解または切断されやすい材料を混合し、部分的な強度を低下させたＣＮＴの切断方法が開示されている。しかしながら、特許文献２の方法では、分散剤自体に前述の分解されやすい材料を混合させているので、ＣＮＴ自体としての機能が変わってしまい、このようなＣＮＴを用いてＣＮＴ線材を作製した場合、強度や導電性が低下してしまう。また、特許文献３では、ＣＮＴの一部を酸化消滅させることで、長尺のＣＮＴから多数の短尺ＣＮＴを製造する技術が開示されている。しかし、光照射によりＣＮＴの一部を酸化消滅させる際、光で切断されないように、非切断箇所に光に対するマスク材料を混合している。そのため、ＣＮＴを線材化した場合、線材として切断すべき箇所が特定できず、ＣＮＴ線材に多数の欠陥が生じてしまい、電線としての機能が著しく阻害されてしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特表２０１５−５２３９４４号公報

【特許文献2】特開２００４−４３２５８号公報

【特許文献3】国際公開第２００９／０６０７２１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、線材として所望の部位で確実かつ円滑に切断できるＣＮＴ線材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の構成の要旨は、以下の通りである。
［１］所定の長手方向の引っ張り強度を有する第１の部位と、該第１の部位よりも長手方向の引っ張り強度が低い第２の部位と、を備え、前記第１の部位の引っ張り強度に対する前記第２の部位の引っ張り強度の比が、１／１５００以上１／２以下であり、前記第１の部位と前記第２の部位が、長手方向に交互に配置されているカーボンナノチューブ線材。
［２］前記第１の部位が、端部に配置されている［１］に記載のカーボンナノチューブ線材。
［３］前記第１の部位の引っ張り強度に対する前記第２の部位の引っ張り強度の比が、１／１０００以上１／２以下である［１］または［２］に記載のカーボンナノチューブ線材。
［４］前記第２の部位の長さが、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である［１］乃至［３］のいずれか１つに記載のカーボンナノチューブ線材。
［５］前記第１の部位の長手方向に対して直交方向の断面積に対する前記第２の部位の長手方向に対して直交方向の断面積の比が、１／１００以上１／２以下である［１］乃至［４］のいずれか１つに記載のカーボンナノチューブ線材。
［６］前記第１の部位の密度に対する前記第２の部位の密度の比が、１／５以上１／２以下である［１］乃至［４］のいずれか１つに記載のカーボンナノチューブ線材。
［７］前記第２の部位の欠陥度に対する前記第１の部位の欠陥度の比が、１／１００以上１／５以下である［１］乃至［４］のいずれか１つに記載のカーボンナノチューブ線材。

【0010】

上記態様では、第１の部位が巻線等の電線として実用に供され、第２の部位がＣＮＴ線材の切断部として機能する。上記態様における「欠陥度」とは、ラマンスペクトル測定で得られるＣＮＴ内のグラファイト構造の振動に由来するＧバンドおよび欠陥部の振動に由来するＤバンドの強度比であるＧ／Ｄ（結晶性）の値の逆数を意味する。ＣＮＴ線材のＧ／Ｄの値が高いほどＣＮＴ線材を構成するＣＮＴの結晶性が高いので、ＣＮＴ線材の欠陥度が低いと評価される。

【発明の効果】

【0011】

本発明のＣＮＴ線材の態様によれば、線材として第１の部位と該第１の部位よりも長手方向の引っ張り強度が低い第２の部位とを備え、第１の部位の引っ張り強度に対する第２の部位の引っ張り強度の比が、１／１５００以上１／２以下であることにより、第２の部位にて、確実かつ円滑にＣＮＴ線材を切断できる。従って、ＣＮＴ線材の切断工程が効率化され、また、ＣＮＴ線材で巻線を製造する場合に、巻線の生産効率の低下と品質の低下を防止できる。

【0012】

本発明のＣＮＴ線材の態様によれば、第１の部位の引っ張り強度に対する前記第２の部位の引っ張り強度の比が、１／１０００以上１／２以下であることにより、第２の部位の強度を損なうことなく、第２の部位にて、さらに確実かつ円滑にＣＮＴ線材を切断できる。

【0013】

本発明のＣＮＴ線材の態様によれば、第２の部位の長さが１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることにより、第２の部位での切断操作が容易化されつつ、ＣＮＴ線材の損失量を低減することができる。

【0014】

本発明のＣＮＴ線材の態様によれば、第１の部位の断面積に対する第２の部位の断面積の比が１／１００以上１／２以下であることにより、第２の部位の強度を損なうことなく、第２の部位にて、さらに確実かつ円滑にＣＮＴ線材を切断できる。

【0015】

本発明のＣＮＴ線材の態様によれば、第１の部位の密度に対する第２の部位の密度の比が１／５以上１／２以下であることにより、第２の部位の強度を損なうことなく、第２の部位にて、さらに確実かつ円滑にＣＮＴ線材を切断できる。

【0016】

本発明のＣＮＴ線材の態様によれば、第２の部位の欠陥度に対する第１の部位の欠陥度の比が１／１００以上１／５以下であることにより、第２の部位の強度を損なうことなく、第２の部位にて、さらに確実かつ円滑にＣＮＴ線材を切断できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態に係るＣＮＴ線材の概要の説明図である。

【図2】本発明の第２、第３実施形態に係るＣＮＴ線材の概要の説明図である。

【0018】

以下に、本発明の第１実施形態に係るＣＮＴ線材について説明する。なお、図１は、本発明の第１実施形態に係るＣＮＴ線材の概要の説明図である。

【0019】

図１に示すように、本発明の第１実施形態に係るＣＮＴ線材１は、長尺な線材であり、長手方向Ｘに沿って、第１の部位１１と第１の部位１１に隣接した第２の部位１２を備えている。ＣＮＴ線材１では、第１の部位１１と第２の部位１２は、それぞれ、複数設けられている。また、複数設けられた第１の部位１１、１１、１１・・・のうち、第１の部位１１−１と第１の部位１１−１に隣接した他の第１の部位１１−２との間に、複数設けられた第２の部位１２、１２、１２・・・のうちの１つの第２の部位１２−１が配置されている。また、第１の部位１１−２と第１の部位１１−２に隣接した他の第１の部位１１−３との間に、複数設けられた第２の部位１２、１２、１２・・・のうちの１つの第２の部位１２−２が配置され、第１の部位１１−３と第１の部位１１−３に隣接した他の第１の部位１１−４との間に、複数設けられた第２の部位１２、１２、１２・・・のうちの１つの第２の部位１２−３が配置されている。

【0020】

上記から、ＣＮＴ線材１では、第１の部位１１と第２の部位１２は、交互に配置されている。すなわち、第１の部位１１と第２の部位１２が繰り返して設けられている。

【0021】

ＣＮＴ線材１の第１の部位１１と第２の部位１２とは、長手方向Ｘの引っ張り強度が相違する。第２の部位１２の長手方向Ｘの引っ張り強度は、第１の部位１１の長手方向Ｘの引っ張り強度よりも低い態様となっている。具体的には、第１の部位１１の引っ張り強度に対する第２の部位１２の引っ張り強度の比が、１／１５００以上１／２以下となっている。上記から、作業者は、ＣＮＴ線材１を取り扱う際に意図せずに第２の部位１２にてＣＮＴ線材１を切断してしまうことを防止しつつ、切断工程にてＣＮＴ線材１を第２の部位１２にて確実かつ円滑に切断することができる。従って、ＣＮＴ線材１の切断工程が効率
化され、また、ＣＮＴ線材１で巻線を製造する場合に、巻線の生産効率の低下と品質の低下を防止できる。

【0022】

ＣＮＴ線材１のうち、第１の部位１１が巻線等の電線として実用に用いられ、第２の部位１２が切断部として機能する。また、ＣＮＴ線材１の端部には、第１の部位１１が配置されていることが好ましい。ＣＮＴ線材１の端部が第１の部位１１であることで、ＣＮＴ線材１の損失量を低減でき、歩留まりを向上させることができる。

【0023】

第１の部位１１の引っ張り強度に対する第２の部位１２の引っ張り強度の比は、１／１５００以上１／２以下であれば、特に限定されないが、その下限値は、ＣＮＴ線材１を巻いた状態で保管する等、ＣＮＴ線材１を取り扱う際に意図せず第２の部位１２にて切断されることを確実に防止する点から１／１０００が好ましく、１／５００が特に好ましい。一方で、第１の部位１１の引っ張り強度に対する第２の部位１２の引っ張り強度の比の上限値は、特殊な合金刃を用いなくとも第２の部位１２にてさらに確実かつ円滑にＣＮＴ線材１を切断できる点から１／５が好ましく、１／１０がより好ましく、１／５０が特に好ましい。

【0024】

第２の部位１２の長さは、特に限定されないが、その下限値は、切断用の刃が第１の部位１１を損傷することを防止して第２の部位１２での切断操作が容易化される点から１０ｍｍが好ましい。一方で、第２の部位１２の長さの上限値は、ＣＮＴ線材１の損失量を低減でき、歩留まりを向上させる点から１００ｍｍが好ましく、７０ｍｍが特に好ましい。

【0025】

図１に示すように、第１実施形態に係るＣＮＴ線材１では、第２の部位１２の長手方向Ｘに対して直交方向（以下、「径方向」ということがある。）Ｙの断面積は、第１の部位１１の長手方向Ｘに対して直交方向（以下、「径方向」ということがある。）Ｙの断面積よりも小さくなっている。上記した第１の部位１１の断面積と第２の部位１２の断面積の相違によって、第１の部位１１の引っ張り強度に対する第２の部位１２の引っ張り強度の比が１／１５００以上１／２以下となっている。

【0026】

第１の部位１１の径方向Ｙの断面積に対する第２の部位１２の径方向Ｙの断面積の比は、第１の部位１１の引っ張り強度に対する第２の部位１２の引っ張り強度の比が１／１５００以上１／２以下となる範囲であれば、第２の部位１２の径方向Ｙの断面積が第１の部位１１の径方向Ｙの断面積よりも小さければ、特に限定されないが、その下限値は、ＣＮＴ線材１を巻いた状態で保管する等、ＣＮＴ線材１を取り扱う際に意図せず第２の部位１２にて切断されることを確実に防止する点から１／１００が好ましく、１／５０が特に好ましい。一方で、第１の部位１１の径方向Ｙの断面積に対する第２の部位１２の径方向Ｙの断面積の比の上限値は、特殊な合金刃を用いなくとも第２の部位１２にてさらに確実かつ円滑にＣＮＴ線材１を切断できる点から１／２が好ましく、１／５がより好ましく、１／１０が特に好ましい。

【0027】

なお、ＣＮＴ線材１では、複数の第１の部位１１、１１、１１・・・の径方向Ｙの断面積は、それぞれ、略同じであり、複数の第１の部位１１、１１、１１・・・の長手方向Ｘの引っ張り強度は、それぞれ、略同じとなっている。また、複数の第２の部位１２、１２、１２・・・の径方向Ｙの断面積は、それぞれ、略同じであり、複数の第２の部位１２、１２、１２・・・の長手方向Ｘの引っ張り強度は、それぞれ、略同じとなっている。

【0028】

第２の部位１２は、例えば、ＣＮＴ線材１の所望の部位、すなわち、ＣＮＴ線材１の切断部位を幅狭に加工することで形成することができる。ＣＮＴ線材１を幅狭にする加工方法としては、例えば、レーザ切削や研磨処理等が挙げられる。

【0029】

ＣＮＴ線材１は、銅やアルミニウム等からなる金属製の線材に匹敵する優れた導電性を有していることから、電線として機能する。ＣＮＴ線材１は、例えば、コイル等の巻線として使用することができる。

【0030】

ＣＮＴ線材１は、１層以上の層構造を有する複数のカーボンナノチューブで構成されるカーボンナノチューブ集合体（以下、「ＣＮＴ集合体」ということがある。）の単数から、または複数が束ねられて形成されている。ここで、ＣＮＴ線材１とはＣＮＴの割合が９０質量％以上のＣＮＴ線材を意味する。なお、ＣＮＴ線材１におけるＣＮＴ割合の算定においては、メッキとドーパントは除かれる。ＣＮＴ集合体の長手方向が、ＣＮＴ線材１の長手方向Ｘを形成している。従って、ＣＮＴ集合体は、線状となっている。ＣＮＴ線材１における複数のＣＮＴ集合体は、その長軸方向がほぼ揃って配されている。従って、ＣＮＴ線材１における複数のＣＮＴ集合体は、配向している。

【0031】

第１の部位１１におけるＣＮＴ線材１の平均直径は、特に限定されないが、例えば、コイル等の巻線として使用される場合には、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下である。なお、平均直径の「直径」とは、円相当直径を意味する。ＣＮＴ線材１は、１本のＣＮＴ線材１からなる素線（単線）でもよく、複数本のＣＮＴ線材１を撚り合わせた撚り線の状態でもよい。また、ＣＮＴ線材１は、絶縁被覆層が設けられていない態様でもよく、ＣＮＴ線材１の外周面に長手方向に沿って絶縁被覆層が被覆されているＣＮＴ被覆電線でもよい。なお、図１では、ＣＮＴ線材１は、絶縁被覆層が設けられていない態様となっている。

【0032】

次に、本発明の第２実施形態に係るＣＮＴ線材について説明する。なお、第２実施形態に係るＣＮＴ線材は、主要な構成要素が第１実施形態に係るＣＮＴ線材と共通しているので、第１実施形態に係るＣＮＴ線材と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、図２は、本発明の第２、第３実施形態に係るＣＮＴ線材の概要の説明図である。

【0033】

第１実施形態に係るＣＮＴ線材１では、第１の部位１１の断面積と第２の部位１２の断面積の相違によって、第１の部位１１の長手方向Ｘの引っ張り強度に対する第２の部位１２の長手方向Ｘの引っ張り強度の比が１／１５００以上１／２以下となっていた。これに代えて、図２に示すように、第２実施形態に係るＣＮＴ線材２では、第１の部位１１の断面積と第２の部位１２の断面積は略同じであるが、第２の部位１２の密度が、第１の部位１１の密度よりも低いことによって、第１の部位１１の長手方向Ｘの引っ張り強度に対する第２の部位１２の長手方向Ｘの引っ張り強度の比が１／１５００以上１／２以下となっている。

【0034】

第１の部位１１の密度に対する第２の部位１２の密度の比は、第１の部位１１の引っ張り強度に対する第２の部位１２の引っ張り強度の比が１／１５００以上１／２以下となる範囲であれば、第２の部位１２の密度が第１の部位１１の密度よりも低ければ、特に限定されないが、その下限値は、ＣＮＴ線材２を巻いた状態で保管する等、ＣＮＴ線材２を取り扱う際に意図せず第２の部位１２にて切断されることを確実に防止する点から１／５が好ましく、１／４が特に好ましい、一方で、第１の部位１１の密度に対する第２の部位１２の密度の比の上限値は、特殊な合金刃を用いなくとも第２の部位１２にて、さらに確実かつ円滑にＣＮＴ線材２を切断できる点から１／２が好ましい。

【0035】

第１の部位１１の密度に対する第２の部位１２の密度の比が１／５以上１／２以下の範囲であることにより、第１の部位１１の長手方向Ｘの引っ張り強度に対する第２の部位１２の長手方向Ｘの引っ張り強度の比を１／１５００以上１／２以下の範囲、１／１０００以上１／２以下の好ましい範囲に、さらに調整しやすくなる。第２の部位１２の密度としては、例えば、０．１ｇ／ｃｍ^３以上０．８ｇ／ｃｍ^３以下が挙げられる。

【0036】

なお、ＣＮＴ線材２では、複数の第１の部位１１、１１、１１・・・の密度は、それぞれ、略同じであり、複数の第１の部位１１、１１、１１・・・の長手方向Ｘの引っ張り強度は、それぞれ、略同じとなっている。また、複数の第２の部位１２、１２、１２・・・の密度は、それぞれ、略同じであり、複数の第２の部位１２、１２、１２・・・の長手方向Ｘの引っ張り強度は、それぞれ、略同じとなっている。

【0037】

第１の部位１１の密度と第２の部位１２の密度の調整方法としては、例えば、ＣＮＴからＣＮＴ線材２を紡糸する工程におけるＣＮＴ線材２の伸延速度を第１の部位１１と第２の部位１２とで変化させる方法が挙げられる。ＣＮＴ線材２の伸延速度を第２の部位１２では第１の部位１１よりも適宜速くすることで、第１の部位１１の密度と第２の部位１２の密度を調整できる。

【0038】

次に、本発明の第３実施形態に係るＣＮＴ線材について説明する。なお、第３実施形態に係るＣＮＴ線材は、主要な構成要素が第１、第２実施形態に係るＣＮＴ線材と共通しているので、第１、第２実施形態に係るＣＮＴ線材と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。

【0039】

第２実施形態に係るＣＮＴ線材２では、第１の部位１１の断面積と第２の部位１２の断面積は略同じであるが、第２の部位１２の密度が、第１の部位１１の密度よりも低いことによって、第１の部位１１の長手方向Ｘの引っ張り強度に対する第２の部位１２の長手方向Ｘの引っ張り強度の比が１／１５００以上１／２以下となっていた。これに代えて、第３実施形態に係るＣＮＴ線材３では、第１の部位１１の断面積と第２の部位１２の断面積は略同じであるが、第２の部位１２の欠陥度が、第１の部位１１の欠陥度よりも高いことによって、第１の部位１１の長手方向Ｘの引っ張り強度に対する第２の部位１２の長手方向Ｘの引っ張り強度の比が１／１５００以上１／２以下となっている。

【0040】

第２の部位１２の欠陥度に対する第１の部位１１の欠陥度の比は、第１の部位１１の引っ張り強度に対する第２の部位１２の引っ張り強度の比が１／１５００以上１／２以下の範囲であれば、特に限定されないが、その下限値は、ＣＮＴ線材３を巻いた状態で保管する等、ＣＮＴ線材３を取り扱う際に意図せず第２の部位１２にて切断されることを確実に防止する点から１／１００が好ましく、１／５０が特に好ましい。一方で、第２の部位１２の欠陥度に対する第１の部位１１の欠陥度の上限値は、特殊な合金刃を用いなくとも第２の部位１２にてさらに確実かつ円滑にＣＮＴ線材３を切断できる点から１／５が好ましい。

【0041】

第１の部位１１の欠陥度に対する第２の部位１２の欠陥度の比が１／１００以上１／５以下の範囲であることにより、第１の部位１１の長手方向Ｘの引っ張り強度に対する第２の部位１２の長手方向Ｘの引っ張り強度の比が１／１５００以上１／２以下の範囲、１／１０００以上１／２以下の好ましい範囲に、さらに調整しやすくなる。第２の部位１２の欠陥度としては、例えば、０．０２以上３０以下が挙げられる。

【0042】

なお、ＣＮＴ線材３では、複数の第１の部位１１、１１、１１・・・の欠陥度は、それぞれ、略同じであり、複数の第１の部位１１、１１、１１・・・の長手方向Ｘの引っ張り強度は、それぞれ、略同じとなっている。また、複数の第２の部位１２、１２、１２・・・の欠陥度は、それぞれ、略同じであり、複数の第２の部位１２、１２、１２・・・の長手方向Ｘの引っ張り強度は、それぞれ、略同じとなっている。

【0043】

第１の部位１１の欠陥度と第２の部位１２の欠陥度の調整方法としては、例えば、ＣＮＴ線材３の切断部位となる第２の部位１２を酸処理して第２の部位１２の欠陥度を上昇さ
せる方法が挙げられる。また、ＣＮＴ線材３を酸へ浸漬することによる酸処理と比較して、ＣＮＴ線材３をマスクで覆うことで所定の範囲で確実な酸処理が可能である点から、スプレーを用いた酸の噴霧による酸処理が好ましい。また、酸噴霧による酸処理では、ＣＮＴ線材３は短時間で欠陥度の変化が起き、所定の範囲を処理しやすいため、取り扱いも容易である。

【0044】

次に、本発明のＣＮＴ線材の他の実施形態について説明する。複数の第１の部位の長手方向の引っ張り強度は、それぞれ、略同じであり、複数の第２の部位の長手方向の引っ張り強度は、それぞれ、略同じとなっていたが、これに代えて、複数の第１の部位のうち、少なくとも一部の第１の部位の引っ張り強度が、他の第１の部位の引っ張り強度と相違していてもよく、複数の第２の部位のうち、少なくとも一部の第２の部位の引っ張り強度が、他の第２の部位の引っ張り強度と相違していてもよい。

【実施例】

【0045】

次に、本発明の実施例を説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

【0046】

実施例１〜６、比較例１〜４
試験体の作製
下記表１に示すように、ＣＮＴ線材の第１の部位と第２の部位について、第１の部位の径方向の断面積に対する第２の部位の径方向の断面積の比（断面積比）、第１の部位の密度に対する第２の部位の密度の比（密度比）または第２の部位の欠陥度に対する第１の部位の欠陥度の比（欠陥度比）を調整することで、第１の部位の引っ張り強度に対する第２の部位の引っ張り強度の比（引っ張り強度比）を変更した試験体を作製した。実施例１、４、５、６、比較例１、４における断面積比は研磨処理、実施例２、比較例２における密度比は紡糸伸延の速度調整、実施例３、比較例３における欠陥度比は酸噴霧による酸処理により、それぞれ、引っ張り強度比を調整した。

【0047】

試験体であるＣＮＴ線材の引っ張り強度比の変更前における平均直径は０．２ｍｍ、密度は１．２ｇ／ｃｍ^３、欠陥度は０．０１１であり、ＣＮＴ線材の所定部位に対して、断面積比、密度比または欠陥度比を調整する処置を行うことで第２の部位を作製し、断面積比、密度比または欠陥度比を調整する処置を行っていない部位を第１の部位とした。

【0048】

評価項目
切断性
ＣＮＴ線材の第２の部位において、従来使用されている金属線切断用の刃（日立工機株式会社製「高速切断機ＣＣ１４ＳＦ」）を用いて整った切断面にて完全に切断できた場合を「◎」、上記切断用の刃を用いて切断面に若干の乱れが見られるが完全に切断できた場合を「○」、上記切断用の刃を用いては完全に切断できなかった場合、または上記切断用の刃を用いての切断前に直径１００ｍｍのコイルを用いたコイル巻き工程で切断されてしまった場合を「×」と評価した。

【0049】

評価結果を下記表１に示す。

【0050】

【表1】

【0051】

上記表１から、引っ張り強度比が１／１０００以上１／２以下である実施例１〜６では、第２の部位において優れたＣＮＴ線材の切断性を得ることができた。特に、引っ張り強度比が１／１０００以上１／１００以下である実施例１〜３、５、６では、ＣＮＴ線材の切断性がさらに向上した。このうち、実施例１、４、５、６では、断面積比が１／１００以上１／２以下であることで、第２の部位において優れたＣＮＴ線材の切断性を得ることができた。また、実施例２では、密度比が１／２であることで、第２の部位において優れたＣＮＴ線材の切断性を得ることができた。また、実施例３では、欠陥度比が１／１０であることで、第２の部位において優れたＣＮＴ線材の切断性を得ることができた。

【0052】

また、実施例１〜４では、第２の部位の長さが１０ｍｍにてＣＮＴ線材の切断性を得ることができたので、ＣＮＴ線材の損失量を低減でき、歩留まりを向上させることができた。第２の部位の長さが２００ｍｍである実施例６では、ＣＮＴ線材の損失量を十分低減できないことが判明した。

【0053】

一方で、引っ張り強度比が１／２０００である比較例１、２、３では、コイル巻き工程で切断されてしまった。なお、比較例１では、断面積比が１／２００、比較例２では密度比が１／１０、比較例３では、欠陥度比が１／２００であった。また、引っ張り強度比が１／１．５である比較例４では、ＣＮＴ線材の第２の部位において完全に切断できなかった。なお、比較例４では、断面積比が１／１．２であった。

【符号の説明】

【0054】

１、２、３ ＣＮＴ線材
１１ 第１の部位
１２ 第２の部位

【図1】

【図2】